En el artículo anterior (EL004S) se analiza el comportamiento de los inductores y capacitores, mostrando cómo estos componentes se pueden utilizar en los filtros. Además, en esta segunda parte vamos a mostrar aplicaciones prácticas de estos componentes en filtros para diversos usos.
Los capacitores ofrecen una pequeña oposición a las señales de alta frecuencia mientras que los inductores ofrecen una pequeña oposición a las señales de baja frecuencia. ¿Qué sucede si vincula estos componentes por lo que sus efectos se combinan?
Obtenemos circuitos, comportamiento específico antes de señales de ciertas frecuencias. Entonces tenemos lo que llamamos "filtros".
Básicamente podemos tener los siguientes tipos de filtros:
De paso bajo, que ofrecen poca oposición a señales de baja frecuencia, pero bloqueando las señales de alta frecuencia.
Paso alto, que ofrecen una oposición fuerte a las señales de baja frecuencia, pero dejar señales de alta frecuencia.
Paso de bandas o bandas, que permiten pasar con poca oposición de los signos de un cierto rango de frecuencias, sino que bloquean las señales que se fueron para ella.
De rechazo que bloquean las señales que están dentro de un cierto rango de frecuencia, pero dejó, con poca oposición, aquellos que están fuera de ella.
Las aplicaciones de estos filtros son numerosas. Podemos dar algunos ejemplos:
Filtros de Interferencia
Imbricación entre la red eléctrica de energía y un aparato de telecomunicaciones, radio, TV o FM, un filtro de paso bajo, como se muestra en la figura 8, podemos eliminar las interferencias que se propagan a través de la red eléctrica.
Señales de interferencias de alta frecuencia, encontraron fuerte oposición, no llegando a un dispositivo que tiene la operación afectada.
La tensión de la red, 60 Hz (50 Hz), frecuencia más baja, por el contrario, no hay prácticamente ninguna oposición para llegar a lo aparato y alimentarlo.
Filtro para Altavoces
En serie con un tweeter (altavoz de agudos o altas frecuencias), conectamos un filtro de paso alto, que deja sólo las señales de alta frecuencia que deben ser reproducidos.
En serie con un woofer (altavoz de graves o bajas frecuencias), se conecta filtro de paso bajo, que deja sólo los sonidos bajos que deben ser reproducidos.
Por último, en serie con un mid range (altavoz medio), conectamos un filtro paso de banda, que permite pasar las señales sólo de banda de frecuencias que este altavoz reproduce mejor.
En la figura 9 tenemos el circuito de un sistema separador de este tipo.
Filtro de Antena
Habilitar un filtro de paso de banda para la conexión a los receptores de una sola antena AM, FM y TV, separar las señales para que cubrir sólo el rango de signos que deben trabajar.
En la figura 10 se muestra el circuito de un filtro de este tipo.
Filtro de Ecualización
En la entrada de un amplificador de audio puede conectar varios tipos de filtros con la acción controlada por potenciómetros.
Así, cada filtro determinará la proporción a lo que pueden pasar las señales de una banda de frecuencia dada, como se muestra en la figura 11.
Estos filtros son especialmente importantes para adaptar la curva de reproducción de un amplificador para el tipo de señal que debe ser reproducido.
Por ejemplo, cuando se trabaja con la voz humana, donde las frecuencias medias son importantes, lograr mayor inelegibilidad, el ecualizador debe reforzar estas frecuencias y atenuar los agudos y graves, como se muestra en la figura 12.
Por otro lado, cuando se trabaja con música o efectos de sonido en una película, el bajo y los agudos (frecuencias bajas y altas) deben fortalecerse, con el ajuste que se muestra en la figura 13.
Es común ver en un auditorios un mal ajuste de las curvas de ecualización, dando por resultado el uso de un micrófono por un profesor o presentador de tal manera que no puede entender lo que dice.
FILTROS EN LA PRÁCTICA
Hay varias configuraciones de las prácticas de filtros mediante los capacitores e inductores.
El número de capacitores e inductores en un filtro, así como su disposición determinar su modo de acción.
Este modo se expresa generalmente por la forma en que se atenúa las frecuencias desde el punto en que él debe hacer eso. Esta atenuación se mide en "dB por octava", es decir, cuántos dB (decibels) se reduce la intensidad de la señal por cada incremento de 1/8 el valor de la frecuencia.
Los filtros más simples tienen algunas secciones, es decir, conjuntos básicos de capacitores e inductores, mientras más elaborados que tenga muchas secciones.
Damos a continuación algunos tipos prácticos de filtros que se pueden encontrar con frecuencia en electrónica común:
a) Filtros de paso bajo
Hay tres tipos simples de filtros destinados a transmitir las señales de baja frecuencia, que se muestran en la figura 14.
El primero se denomina "T", está formado por dos inductores y un capacitor.
Las bobinas están conectadas en serie, con el fin de ofrecer poca oposición al paso de las señales de baja frecuencia y una mayor oposición al paso de las frecuencias altas.
El capacitor se conecta en paralelo para corta señales de alta frecuencia que todavía logran pasar el primer inductor.
El segundo (b) es un simple filtro media sección "usando solo un inductor y un capacitor. Este filtro también se llama "L" para la semejanza a esta letra invertida.
Su funcionamiento es similar al filtro anterior: el inductor proporciona fuerte oposición al paso de las frecuencias más elevadas todavía pueden transmitir señales mientras el capacitor cortocircuita los señales.
Por fin tenemos filtro (c) un "PI" que emplea dos capacitores y un inductor.
En este circuito, el primer capacitor actúa como un cortocircuito para las señales de alta frecuencia. El inductor todavía impide el paso de los que están no en corto y el segundo capacitor cortocircuita señales que aún pueden pasar.
Este tipo de filtro se utiliza en fuentes de alimentación para eliminar el ripple que quedan después de la rectificación.
En transmisores de este tipo de filtro se utiliza para eliminar armónicos y señales falsas.
b) Filtros de paso alto
En la figura 15 tenemos la configuración más común tres de los filtros de este tipo.
El primero es un circuito T que tenemos dos capacitores y un inductor. En este circuito, los capacitores dificultan el paso de señales de baja frecuencia mientras que el inductor coloca en corto señales de baja frecuencia que pueden pasar todavía.
El segundo es un filtro "L" en el cual utilizamos un capacitor y un
inductor. (b) En él, las señales de alta frecuencia pasan con facilidad por el capacitor y no pasan por el inductor.
Por último, tenemos a (c) un filtro en PI, con dos bobinas y un capacitor.
Las configuraciones que mostramos pueden ampliarse con la repetición de varios bloques iguales para aumentar sus efectos.
La acción de un filtro se mide en términos de atenuación de la señal de la frecuencia para la cual se calculó.
Así, un filtro típico puede tener factores atenuantes 6 dB por octava, 12 dB por octava, etc., dependiendo de cómo se construyen. Veamos lo que significan estos números.
La atenuación de la señal un filtro de paso bajo, por ejemplo, expresada en dB por octava (decibelios por octava), indica cuánto disminuye la señal de intensidad en la salida del filtro cuando la frecuencia aumenta a 1/8 de su valor desde que a los que se calcula el filtro.
Por ejemplo, si nos podemos levantar de 2 000 a 2 250 Hz (1/8 de 2 000 es de 250), disminuye la intensidad de la señal de 12 dB para un filtro cuya atenuación es de 12 dB por octava, como se muestra en la curva de la
Figura 16.
Filtros Separadores para Altavoces
Una interesante aplicación que ya mencionado, para filtros es en la separación de las señales de distintas frecuencias de audio a los altavoces que hacen su reproducción.
Hay varias posibilidades para la conexión de estos filtros:
a) Serie
En esta configuración, los altavoces y el filtro de elementos (inductor y condensador) se conectan en serie, como se muestra en los circuitos de la figura 17.
El número de capacitores e inductores (que son iguales) determina la eficacia del filtro, es decir, la separación de correcta dos señales en caso de reproducción de altavoces.
En el primer caso, utilizamos un capacitor y un inductor, consiguiendo un 6 dB por atenuación de la octava. En el segundo caso tenemos una atenuación de 12 dB por octava y en el tercero 18 dB por octava.
Poniendo las actuaciones de estos filtros en una tabla, tenemos las curvas que se muestra en la figura 18. Vea que cuanto mayor sea el número de dB por octava, mejor es la separación de los graves, medios y agudos.
b) Paralelo
En paralelo, los inductores y los capacitores se conectan en redes paralelas para que el conjunto está en paralelo con los altavoces.
En la figura 19 se muestran tres tipos de filtros en paralelo con atenuaciones de 6, 12 y 18 dB por octava.
Las separaciones de las diferentes curvas de frecuencia son similares a los obtenidos para el caso de filtros en serie.
Fórmulas:
Para los filtros indicaron en las figuras 17 y 19 son válidas las siguientes fórmulas:
Donde:
C1 a C7 son las capacitâncias en farads
L1 a L7 son las inductâncias en henry
Ro son las impedancias de los alto-parlantes en ohms